无人机地空通信中的半授权接入方法与流程

本发明涉及通信，具体涉及一种无人机地空通信中的半授权接入方法。

背景技术：

1、无人机通信具有机动性好、易于部署控制、组网灵活等优势，在无线通信中显示了广阔的应用前景，被视为第六代移动通信的核心关键技术之一。随着物联网技术的发展，无人机将承载更多的数据量和更大规模的连接，对频谱资源的需求日益增加。

2、目前，无人机一般采用基于授权的接入方式需要在传输数据前建立连接，该方式需要在传输数据前建立连接，其信令信息相比数据量而言较为冗长，带来了极高的信令开销。

3、相关技术中，虽然有免授权的接入方式以减少信令开销以及传输时延，该式不需要等待连接的建立，而是直接发送数据，但是该方式在数据量较大或者免授权用户较多时可能会影响授权用户服务质量需求。

技术实现思路

1、本发明为解决上述技术问题，本发明提出了一种无人机地空通信中的半授权接入方法。

2、本发明采用的技术方案如下：

3、本发明第一方面的实施例提出了一种无人机地空通信中的半授权接入方法，包括以下步骤：无人机利用无线定位技术获取授权用户和免授权用户的位置信息，根据所述位置信息计算所述授权用户和免授权用户与无人机天线阵之间的角度信息；无人机根据所述角度信息采用模拟波束成形技术，并在每个时隙内采用轮询调度策略服务一个授权用户；当前时隙服务的授权用户将自身的信道路径损耗、发射功率和目标数据速率反馈给所述无人机；所述无人机根据所述信道路径损耗、所述发射功率和所述目标数据速率获取授权用户的服务质量需求，根据所述服务质量需求获取授权用户的可接受的干扰阈值，并将所述可接受的干扰阈值向所述免授权用户广播；所述无人机根据所述可接受的干扰阈值筛选免授权用户，筛选出的免授权用户计算自身的退避时间；通过分布式争用机制，优先结束退避时间的一个免授权用户通过非正交多址接入技术与授权用户共享同一时频资源。

4、本发明上述提出的无人机地空通信中的半授权接入方法还可以具有如下附加技术特征：

5、根据本发明的一个实施例，上述的无人机地空通信中的半授权接入方法还包括：当无人机接收到免授权用户的接入信号后，其余仍处于退避状态的免授权用户不再发送数据。

6、根据本发明的一个实施例，为保证所述授权用户的服务质量需求，授权用户的可达速率应满足如下条件：

7、

8、其中，k表示在第k个时隙内，表示授权用户预定的目标数据速率，rk,b表示授权用户的可达速率，表示无对第k个用户的波束成形权矢量进行共轭转置操作，pk,b表示授权用户的发射功率，hk,b表示授权用户的信道矢量，且hk，b＝ρk，ba(θk，b)，其中ρk,b表示授权用户信道的小尺度衰落；gk,f＝gk,flk,f，gk,f表示无人机天线对免授权用户的波束增益，lk,f表示免授权用户的路径损耗，pk,f表示免授权用户的发射功率，hk,f表示免授权用户的信道矢量，计算为hk,f＝ρk,fa(θk,f)，其中ρk,f表示免授权用户信道的小尺度衰落，a(θk,f)表示免授权用户的角度信息；σ2表示加性高斯白噪声的方差。

9、根据本发明的一个实施例，根据以下公式获取所述授权用户的可接受的干扰阈值：

10、

11、其中，表示免授权用户对授权用户的干扰；表示设定常数，且σ2表示加性高斯白噪声的方，τk表示第k个时隙内的授权用户的可接受的干扰阈值。

12、根据本发明的一个实施例，所述无人机根据所述可接受的干扰阈值筛选免授权用户，并计算筛选出的免授权用户的退避时间，具体包括：

13、无人机筛选出功率增益小于据所述可接受的干扰阈值的免授权用户，并将筛选出的免授权用户放入用户集sk中；当|sk|≠0时，无人机在串行干扰消除的第二阶段解码用户集sk中的免授权用户，所述免授权用户计算自身的数据速率，根据所述数据速率计算对应的退避时间；当|sk|＝0时，无人机授权用户单独占用当前时隙所分配的资源块。

14、本发明的有益效果：

15、本发明的无人机基于授权用户的角度信息进行模拟波束成形，减少无人机获得准确信道信息带来的量化、估计等误差，并降低无人机的开销；在满足授权用户服务质量需求的前提下，免授权用户采用新型的半授权非正交多址接入技术与授权用户共享时频资源，不仅可以降低通信系统的信令开销，而且可以在保证授权用户服务质量的前提下，提升了系统的频谱效率。

技术特征：

1.一种无人机地空通信中的半授权接入方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的无人机地空通信中的半授权接入方法，其特征在于，还包括：

3.根据权利要求1所述的无人机地空通信中的半授权接入方法，其特征在于，根据以下公式获取所述授权用户的可达速率：

4.根据权利要求3所述的无人机地空通信中的半授权接入方法，其特征在于，根据以下公式获取所述授权用户的可接受的干扰阈值：

5.根据权利要求1所述的无人机地空通信中的半授权接入方法，其特征在于，所述无人机根据所述可接受的干扰阈值筛选免授权用户，并计算筛选出的免授权用户的退避时间，具体包括：

技术总结
本发明提供一种无人机地空通信中的半授权接入方法，包括：无人机获取授权用户和免授权用户的位置信息，根据位置信息计算用户与无人机天线阵之间的角度信息，根据角度信息采用模拟波束成形技术，并在每个时隙内服务一个授权用户；无人机获取授权用户的服务质量需求，根据服务质量需求获取授权用户的可接受的干扰阈值；无人机根据可接受的干扰阈值筛选免授权用户，筛选出的免授权用户计算自身的退避时间；通过分布式争用机制，优先结束退避时间的一个免授权用户通过非正交多址接入技术与授权用户共享同一时频资源。本发明采用半授权接入方法，不仅可以降低通信系统的信令开销，而且可以在保证授权用户服务质量的前提下，提升了系统的频谱效率。

技术研发人员：邵康,蒋跃宇,吴博科,夏凌,戴文骏,王霄聪,许刚红,陆晓炫
受保护的技术使用者：国网江苏省电力有限公司常州供电分公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13